DE3546723C2 - Centrifugal impeller pump for concentrated nitric acid - Google Patents

Abstract

A centrifugal impeller pump for use with highly concentrated acids consists of a housing contg. the impeller having inlet and outlet ports and a rotor mounted within the housing lubricated by the acid, ducts being provided to allow communication of the acid with the rotor. The rotor has a number of permanent magnets disposed around its surface adjacent the clearance gap between rotor and stator, the magnets being enclosed by a continuous sheet of corrosion resistance metal sealed to the rotor.A bore extends from one axial end of the rotor to communicate with the space between the sheet and the magnet, the bore allowing the hermeticity of the seal to be tested. The bore is sealed by a PTFE seal and a threaded plug prior to use. The chamber in the housing contg. the rotor has an opening at its lowermost point. All pump components may be made from material 1.4361 of DIN 17 007

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe mit Spaltrohr-Magnetkupplung, deren Rotorkörper mit Dauermagneten bestückt ist, welche durch ein fördermediumfestes, durch Schweißnähte mit dem Rotorkörper abdichtend verbundenes Blech abgedeckt sind, sowie ein Verfahren zum Prüfen der Dichtigkeit der Schweißnähte des Rotors dieser Kreiselpumpe mittels eines Prüfgases.The invention relates to a centrifugal pump with a canned magnetic coupling, the Rotor body is equipped with permanent magnets, which are covered by welds to the rotor body sealingly connected sheet are, as well as a method for checking the tightness of the welds of the rotor this centrifugal pump using a test gas.

Die Rotoren derartiger Kreiselpumpen sind mit Dauermagneten bestückt, deren Material bei Kontakt mit manchen Fördermedien, wie beispielsweise 98%ige Salpetersäure, sofort reagieren und eine Explosion der Pumpe verursachen würden. Diese Dauermagnete sind deshalb durch ein gegen das Fördermedium resistentes Blech abgedeckt, welches durch Schweißnähte mit dem Rotorkörper verbunden ist, wie aus DE 33 05 174 A1 bekannt. Da es sich meist um Bleche aus schlecht verschweißbarem Werkstoff handelt, bedarf es einer sorgfältigen Prüfung der Schweißnähte auf Dichtigkeit.The rotors of such centrifugal pumps are equipped with permanent magnets, the Material in contact with some media, such as 98% Nitric acid, would react immediately and cause an explosion of the pump. These permanent magnets are therefore resistant to the medium Covered sheet, which is connected to the rotor body by welds, as known from DE 33 05 174 A1. Since these are mostly bad sheets weldable material, careful examination of the Welds for tightness.

Es besteht die Aufgabe, eine Kreiselpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, an deren Rotor die Schweißnahtprüfung in einfacher Weise durchführbar ist, wobei ein Ausbeulen des die Magnete abdeckenden Bleches des Rotors während des Betriebes vermieden wird.The task is to create a centrifugal pump of the type mentioned at the beginning, on the rotor of which the weld inspection can be carried out in a simple manner, wherein a buckling of the sheet metal of the rotor covering the magnets during the Operation is avoided.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Rotor eine hinter dem Blech mündende Prüfbohrung aufweist, durch die ein Prüfgas einführbar ist; daß das Prüfgas sich im Rotor dauernd eingeschlossen befindet, wobei dieses Prüfgas während des Betriebes unter Unterdruck steht.This object is achieved in that the rotor ends behind the sheet metal Has test hole through which a test gas can be introduced; that the test gas is in  Rotor is permanently enclosed, this test gas during operation is under vacuum.

Die Anordnung der Prüfbohrung bietet den Vorteil, daß die das Blech mit dem Rotorkörper verbindenden Schweißnähte bei der Fertigung der Pumpe und auch später in Wartungsintervallen mittels einer Gasprüfung auf ihre Dichtigkeit untersucht werden können. Als Prüfgas eignet sich insbesondere Helium, welches die Eigenschaft hat, durch kleinste Öffnungen zu kriechen. Mittels eines auf das Prüfgas ansprechenden Sensors lassen sich die Undichtigkeiten aufspüren. Durch den Unterdruck wird sichergestellt, daß das die Dauermagnete des Rotors abdeckende Blech nicht ausbeulen kann.The arrangement of the test hole offers the advantage that the plate with the Welding seams connecting the rotor body during the manufacture of the pump and also later in maintenance intervals for gas tightness can be examined. Helium, which is particularly suitable as the test gas has the property of crawling through the smallest openings. By means of a Leakages can be detected by the sensor that responds to the test gas. By The vacuum ensures that this is the permanent magnet of the rotor covering sheet cannot bulge.

Das Anschlußende der Prüfbohrung weist vorzugsweise ein konisches, selbst­ dichtendes Gewinde auf, in welchem ein Verschlußstopfen mit konischem Gegen­ gewinde angeordnet ist.The connection end of the test bore preferably has a conical, even sealing thread, in which a plug with a conical counter thread is arranged.

Dieser Verschluß sorgt dafür, daß kein Fördermedium in die Prüfbohrung eindringen kann. Auch hierfür ist gegen das Fördermedium resistentes Material zu verwenden. Zur zusätzlichen Sicherheit kann man den Verschlußstopfen noch mit einem Sicherungsblech abdecken. Es versteht sich, daß die Bohrung auch zugeschweißt werden kann. Dann tritt allerdings wieder das Problem der Prüfung dieser Schweißstelle auf.This closure ensures that no fluid enters the test hole can. Material that is resistant to the pumped medium must also be used for this. For additional security, you can still use the plug Cover the locking plate. It goes without saying that the bore is also welded closed can be. Then, however, the problem of checking this arises again Weld on.

Vorzugsweise ist in der Prüfbohrung zusätzlich zu dem Verschlußstopfen noch ein elastischer Kunststoffstopfen angeordnet.In addition to the sealing plug, there is preferably one in the test bore elastic plastic plug arranged.

Hierfür eignet sich unter anderem ein weichelastischer Stopfen aus PTFE. Diese Maßnahme gewährt absolute Abdichtung, weil der Gewindestopfen den Kunststoff­ stopfen noch fester anpreßt.A soft-elastic stopper made of PTFE is suitable for this. These Measure ensures absolute sealing because the threaded plug is the plastic press even more tightly.

Zum Inertisieren des Innenraumes des Rotors und zur Erzeugung des Unterdruckes darin wird der Rotor auf 160 bis 200° C erhitzt, Inertgas in die Prüfbohrung unter Atmosphärendruck eingeführt, anschließend die Prüfbohrung dicht verschlossen und der Rotor wieder abgekühlt.For inerting the interior of the rotor and for generating the negative pressure in it, the rotor is heated to 160 to 200 ° C, inert gas into the test hole below Atmospheric pressure introduced, then the test bore sealed and  the rotor cooled down again.

Die Dichtigkeit der Schweißnähte des Rotors läßt sich mittels der bekannten Prüfgas-Prüfung, insbesondere mit Helium, feststellen.The tightness of the welds of the rotor can be done by means of the known Determine the test gas test, especially with helium.

Das neue Verfahren zum Prüfen der Dichtigkeit der Schweißnähte des Rotors der Kreiselpumpe ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung der Dichtig­ keitsprüfung mittels eines auf das Prüfgas ansprechenden Sensors der Rotor auf 160 bis 200° C erwärmt wird; daß die Prüfbohrung mit dem Prüfgas beaufschlagt wird; daß nach der Prüfung mittels eines Sensors der Innenraum des Rotors druckentlastet und die Prüfbohrung dicht verschlossen wird.The new procedure for checking the tightness of the weld seams of the rotor Centrifugal pump is characterized in that to carry out the seal speed test using a sensor responsive to the test gas, the rotor to 160 heated to 200 ° C; that the test bore is charged with the test gas; that after the test, the interior of the rotor is relieved of pressure by means of a sensor and the test hole is sealed.

Auf diese Weise kann der Rotor bei der Fertigung einer Kontrolle der Schweißnähte unterworfen werden.In this way, the rotor can be used to control the welds be subjected.

Die Prüfung des Rotors in geeigneten Wartungsintervallen erfolgt in der gleichen Weise durch Erwärmen des Rotors auf 160 bis 200° C und anschließendes Prüfen sowie erneutes Abkühlen nach der Prüfung.The rotor is checked at suitable maintenance intervals in the same Way by heating the rotor to 160 to 200 ° C and then testing and cooling again after the test.

In der Zeichnung ist die neue Kreiselpumpe in einem Ausführungsbeispiel rein schematisch dargestellt und nachstehend näher erläutert. Es zeigen:In the drawing, the new centrifugal pump is pure in one embodiment shown schematically and explained in more detail below. Show it:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Kreiselpumpe und Fig. 1 shows a longitudinal section through the centrifugal pump and

Fig. 2 die Einzelheit A) aus Fig. 1 in vergrößerter Darstellung. Fig. 2 shows the detail A) of Fig. 1 in an enlarged view.

Die Kreiselpumpe besteht aus einem Pumpengehäuse 1 mit einem Zulauf 2 und einem Ablauf 3. In einem Lagerschild 4 ist die Welle 5 eines Rotors 6 mittels Lagern 7 gelagert, wobei das Lagerschild 4 den Förderraum 8 des Pumpengehäuses 1 begrenzt. Auf der Welle 5 ist im Förderraum 8 ein Förderrad 9 angeordnet; auf dem anderen Ende befindet sich ein Trägerkörper 10, auf dessen Umfangsfläche mittels eines Säurekitts mit Wasserglas Dauermagnete 11 aufgeklebt sind. Diese bestehen aus einer Schichtkombination aus Eisen und Cobalt-Samarium. Nach außen hin sind diese Dauermagnete 11 durch ein Blech 12 abgedeckt, welches mit dem Trägerkörper 10 durch Schweißnähte 13 verbunden ist. Das Blech 12 besteht, wie alle mit dem Fördermedium in Berührung kommenden Teile der Pumpe, aus einer resistenten Legierung und besitzt eine Stärke von 2 mm. Im Trägerkörper 10 ist eine Prüfbohrung 14 vorgesehen, welche durch die Dauermagnete 11 hindurch hinter das Blech 12 führt und welche am Anschlußende durch einen PTFE-Stopfen 15 und einen Gewindestopfen 16 mit konischem, selbstdichtendem Gewinde absolut dicht verschlossen ist. Der Rotor 6 ist durch ein Spaltrohr 17 nach außen abgekapselt und schließt zwischen sich und dem Lagerschild 4 den Rotorraum 18 ein. Durch das Lagerschild 4 führen Kanäle 19 und verbinden den Förderraum 8 mit dem Rotorraum 18. Auf diese Weise entsteht ein Nebenstrom des Fördermediums durch den Rotorraum 18, um die Lager 7 zu schmieren und insbesondere sich durch das Magnetfeld entwickelnde Wärme abzuführen. Das Spaltrohr 17 besteht aus einem Stirnschild 20 aus Schmiedestahl und einer Wandung 21 aus Walzstahl der gleichen Legierung von 0,8 mm Stärke. Zwischen dem Blech 12 und der Wandung 21 ist ein Umfangsspalt von 1 mm vorgesehen. Das Spaltrohr 17 ist von einem Außentreiber 22 umschlossen, welcher in einem am Pumpengehäuse 1 angeflanschten Gehäuse 23 in Lagern 24 einendig gelagert ist. Aus dem Gehäuse 23 führt ein Wellenstumpf 25 zum Anschluß eines nicht dargestellten Antriebes heraus. Der das Spaltrohr 17 korbartig umgebende Trägerkörper 26 des Außentreibers 22 ist an seinem Innenumfang ebenfalls mit Dauermagneten 27 bestückt. Diese bestehen ebenfalls aus Cobalt-Samarium und sind mit einem Säurekitt mit Wasserglas auf den Trägerkörper 26 aufgeklebt. Zum Spaltrohr 17 hin sind die Dauermagnete 27 mit einem PTFE-Überzug (nicht dargestellt) von 0,02 mm Stärke versehen. Zwischen den Dauermagneten 27 bzw. dem Überzug und der Wandung 21 ist ein Spalt von 0,5 mm belassen. Im Gehäuse 23 ist an der tiefsten Stelle eine Öffnung 28 vorgesehen.The centrifugal pump consists of a pump housing 1 with an inlet 2 and an outlet 3 . The shaft 5 of a rotor 6 is supported in a bearing plate 4 by means of bearings 7 , the bearing plate 4 delimiting the delivery space 8 of the pump housing 1 . A conveyor wheel 9 is arranged on the shaft 5 in the delivery chamber 8 ; on the other end there is a carrier body 10 , on the circumferential surface of which permanent magnets 11 are glued with water glass using an acid cement. These consist of a layer combination of iron and cobalt samarium. On the outside, these permanent magnets 11 are covered by a sheet 12 which is connected to the carrier body 10 by welds 13 . The sheet 12 , like all parts of the pump that come into contact with the pumped medium, is made of a resistant alloy and has a thickness of 2 mm. A test bore 14 is provided in the carrier body 10 , which leads through the permanent magnets 11 behind the sheet 12 and which is absolutely sealed at the connection end by a PTFE plug 15 and a threaded plug 16 with a conical, self-sealing thread. The rotor 6 is encapsulated to the outside by a can 17 and encloses the rotor space 18 between itself and the end shield 4 . Channels 19 lead through the end shield 4 and connect the delivery chamber 8 to the rotor chamber 18 . In this way, a secondary flow of the conveyed medium through the rotor chamber 18 is created in order to lubricate the bearings 7 and, in particular, to dissipate heat that is generated by the magnetic field. The can 17 consists of a front plate 20 made of forged steel and a wall 21 made of rolled steel of the same alloy of 0.8 mm thickness. A circumferential gap of 1 mm is provided between the sheet 12 and the wall 21 . The can 17 is enclosed by an external driver 22 which is supported at one end in bearings 24 in a housing 23 flanged to the pump housing 1 . From the housing 23 leads a stub shaft 25 for connecting a drive, not shown. The carrier body 26 of the external driver 22 , which surrounds the can 17 in a basket-like manner, is likewise equipped with permanent magnets 27 on its inner circumference. These also consist of cobalt samarium and are glued to the carrier body 26 with an acid cement with water glass. The permanent magnets 27 are provided with a PTFE coating (not shown) of 0.02 mm thickness towards the can 17 . A gap of 0.5 mm is left between the permanent magnet 27 or the coating and the wall 21 . An opening 28 is provided in the housing 23 at the lowest point.

Die Dichtigkeit der Schweißnähte 13 wird wie folgt geprüft: Der Rotor 6 wird auf 180° C erhitzt und an die Prüfbohrung 14 eine Leitung angeschlossen, durch welche Heliumgas mit einem Druck von 2 bar eingeleitet wird. Mittels eines auf Heliumgas ansprechenden Sensors werden dann die Schweißnähte 13 von außen geprüft. Nach erfolgter Prüfung wird der Überdruck abgebaut und die Prüfbohrung 14 mittels des PTFE-Stopfens 15 und des Gewindestopfens 16 verschlossen während der Rotor 6 noch temperiert ist, so daß sich im Innenraum des Rotors 6 beim Abkühlen Unterdruck aufbaut.The tightness of the weld seams 13 is checked as follows: the rotor 6 is heated to 180 ° C. and a line is connected to the test bore 14 , through which helium gas is introduced at a pressure of 2 bar. The weld seams 13 are then checked from the outside by means of a sensor which responds to helium gas. After the test has been completed, the excess pressure is released and the test bore 14 is closed by means of the PTFE plug 15 and the threaded plug 16 while the rotor 6 is still at a temperature, so that negative pressure builds up in the interior of the rotor 6 when it cools down.

Claims (4)

1. Kreiselpumpe mit Spaltrohr-Magnetkupplung, deren Rotorkörper (10) mit Dauermagneten (11) bestückt ist, welche durch ein fördermediumfestes, durch Schweißnähte (13) mit dem Rotorkörper (10) abdichtend verbundenes Blech (12) abgedeckt sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (6) eine hinter dem Blech (12) mündende Prüfbohrung (14) aufweist, durch die ein Prüfgas einführbar ist; daß das Prüfgas sich im Rotor (6) dauernd eingeschlossen befindet, wobei dieses Prüfgas während des Betriebes unter Unterdruck steht.1. Centrifugal pump with a canned magnetic coupling, the rotor body ( 10 ) is equipped with permanent magnets ( 11 ), which are covered by a fluid-tight, welded ( 13 ) with the rotor body ( 10 ) sealingly connected sheet metal ( 12 ), characterized in that the rotor ( 6 ) has a test bore ( 14 ) opening behind the sheet ( 12 ), through which a test gas can be introduced; that the test gas is permanently enclosed in the rotor ( 6 ), this test gas being under vacuum during operation. 2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußende der Prüfbohrung (14) ein selbstdichtendes, konisches Gewinde aufweist, in welchem ein Verschlußstopfen (16) mit konischem Gegengewinde angeordnet ist.2. Centrifugal pump according to claim 1, characterized in that the connection end of the test bore ( 14 ) has a self-sealing, conical thread, in which a sealing plug ( 16 ) with a conical counter thread is arranged. 3. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Prüfbohrung (14) zusätzlich zu dem Verschlußstopfen (16) ein hartelastischer Kunststoffstopfen (15) angeordnet ist.3. Centrifugal pump according to claim 1 or 2, characterized in that a hard-elastic plastic plug ( 15 ) is arranged in the test bore ( 14 ) in addition to the sealing plug ( 16 ). 4. Verfahren zum Prüfen der Dichtigkeit der Schweißnähte des Rotors (6) der Kreiselpumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung der Dichtigkeitsprüfung mittels eines auf das Prüfgas ansprechenden Sensors der Rotor (6) auf 160 bis 200° C erwärmt wird; daß die Prüfbohrung (14) mit dem Prüfgas beaufschlagt wird; daß nach der Prüfung mittels eines Sensors der Innenraum des Rotors (6) druckentlastet und die Prüfbohrung (14) dicht verschlossen wird.4. A method for checking the tightness of the welds of the rotor ( 6 ) of the centrifugal pump according to one of claims 1 to 3, characterized in that to carry out the tightness test by means of a sensor responsive to the test gas, the rotor ( 6 ) at 160 to 200 ° C. is heated; that the test bore ( 14 ) is acted upon by the test gas; that after the test by means of a sensor the interior of the rotor ( 6 ) is relieved of pressure and the test bore ( 14 ) is sealed.